DPI技術(shù)——關(guān)鍵業(yè)務(wù)不卡頓的保障!
【DPI技術(shù)】本文主要是對DPI技術(shù)進(jìn)行介紹,指出DPI技術(shù)在應(yīng)用審計(jì)、應(yīng)用路由、IPS、流量管理等方面獲得廣泛的應(yīng)用,可以阻斷外部攻擊、審計(jì)用戶上網(wǎng)行為,極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。并詳細(xì)介紹了DPI工作原理、DPI技術(shù)優(yōu)勢以及DPI技術(shù)的典型應(yīng)用。
1 背景
隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,對等網(wǎng)絡(luò)(Peer-to-Peer,簡稱P2P)、流媒體、互動(dòng)在線游戲和虛擬現(xiàn)實(shí)等新型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)層出不窮。在這些新興業(yè)務(wù)中,P2P業(yè)務(wù)的流量占互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量的50%-70%,再加上其他業(yè)務(wù)流量,極大地加重了網(wǎng)絡(luò)擁塞,影響了正常網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的開展和關(guān)鍵應(yīng)用的普及。同時(shí),P2P應(yīng)用的廣泛使用也給網(wǎng)絡(luò)管理帶來了極大的挑戰(zhàn)。
為了應(yīng)對新興業(yè)務(wù)帶來的帶寬負(fù)載,傳統(tǒng)的解決方案是通過簡單的網(wǎng)絡(luò)升級擴(kuò)容,其弊端也是顯而易見的:
● 帶寬管理方面:面對不斷增長的數(shù)據(jù)流量,需要不斷地增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,增加硬件成本和運(yùn)維成本。
● 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維方面:缺乏有效的技術(shù)監(jiān)管手段,不能對新型業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行感知和識(shí)別。
● 網(wǎng)絡(luò)安全方面:傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全檢測只能對報(bào)文進(jìn)行四層檢測(IP+端口),攻擊者可以構(gòu)造報(bào)文(將攻擊信息插入到應(yīng)用層)來繞開檢測,從而達(dá)到攻擊目的。
因此,如何深度感知互聯(lián)網(wǎng)/移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),提供應(yīng)用級管控手段,成為運(yùn)營商關(guān)注的焦點(diǎn)。為了解決這些問題,DPI技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
2 DPI技術(shù)介紹
DPI(Deep Packet Inspection,深度報(bào)文檢測)是一種基于報(bào)文的應(yīng)用層信息對流量進(jìn)行檢測和控制的功能。普通報(bào)文檢測只能分析報(bào)文四層以下的內(nèi)容,如IP、端口、協(xié)議類型等。而DPI技術(shù)除了能對這些信息進(jìn)行分析外,還增加了對應(yīng)用層的分析,能夠識(shí)別各種應(yīng)用及其內(nèi)容。當(dāng)IP數(shù)據(jù)包、TCP或UDP數(shù)據(jù)流通過支持DPI技術(shù)的設(shè)備時(shí),設(shè)備會(huì)通過深入讀取報(bào)文載荷來進(jìn)行重組和分析,從而識(shí)別整個(gè)應(yīng)用程序的內(nèi)容,然后按照設(shè)備定義的管理策略對流量進(jìn)行后續(xù)處理。
正是由于其應(yīng)用識(shí)別的特性,DPI技術(shù)在應(yīng)用審計(jì)、應(yīng)用路由、IPS、流量管理等方面獲得廣泛的應(yīng)用,可以阻斷外部攻擊、審計(jì)用戶上網(wǎng)行為,極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。
3 DPI工作原理
3.1 DPI檢測原理
不同類型的應(yīng)用通常依賴于不同的協(xié)議,而不同的協(xié)議都有其特殊的指紋,這些指紋可能是特定的端口、特定的字符串或Bit序列。這些指紋由專業(yè)的安全專家收集并整理,形成“特性庫”,當(dāng)DPI設(shè)備收到報(bào)文后,就會(huì)通過特征庫中的特征規(guī)則對報(bào)文載荷進(jìn)行匹配,最終識(shí)別出數(shù)據(jù)流所屬的應(yīng)用類型。
一個(gè)特征庫中可能有上千條特征規(guī)則,匹配報(bào)文時(shí),為了能夠盡可能的提高報(bào)文匹配的效率,降低對報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)性能的影響。DPI技術(shù)提出了快速匹配方法,其原理如下:
(1)先進(jìn)行近似匹配:取出每條規(guī)則的最長特征串,進(jìn)行最長特征串的多模AC算法匹配。根據(jù)最長特征串找到可能匹配的候選規(guī)則。
(2)再進(jìn)行精確匹配:對候選規(guī)則進(jìn)行單模算法的字符串匹配或者正則表達(dá)式字符串匹配。
特征碼的距離固定,可以用特征庫載荷規(guī)則選項(xiàng)進(jìn)行精確特征描述,然后轉(zhuǎn)化為單模算法的字符串匹配進(jìn)行精確匹配。通常我們會(huì)采用改良的單模BM算法進(jìn)行匹配。
特征碼的距離不固定難以描述,可以用正則表達(dá)式文法描述,采用正則表達(dá)式算法進(jìn)行匹配。
3.2 DPI檢測流程
DPI深度檢測流程如下:
(1)設(shè)備加載特征庫文件。
(2) 當(dāng)設(shè)備收到報(bào)文后,在協(xié)議和端口的識(shí)別基礎(chǔ)上對報(bào)文載荷進(jìn)行解碼,然后通過特征庫中的特征規(guī)則對載荷進(jìn)行匹配,識(shí)別報(bào)文內(nèi)容。
(3)根據(jù)匹配結(jié)果處理報(bào)文:
匹配成功,將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給其他業(yè)務(wù)模塊(如IPS、應(yīng)用路由)進(jìn)行后續(xù)處理等。
匹配失敗,放行報(bào)文。
4 DPI技術(shù)優(yōu)勢
4.1 和傳統(tǒng)四層檢測比較
傳統(tǒng)的四層檢測只能識(shí)別報(bào)文二到四層的信息,如IP、端口號(hào)等。而DPI技術(shù)不僅能識(shí)別這些信息,還能識(shí)別應(yīng)用層信息,識(shí)別更精細(xì)、更準(zhǔn)確。
圖4-1 DPI深度檢測和傳統(tǒng)四層檢測對比
四層檢測比較.png)
4.2 和DFI技術(shù)比較
與DPI進(jìn)行報(bào)文應(yīng)用層載荷的檢測不同,DFI采用的是一種基于流量行為的應(yīng)用識(shí)別技術(shù)。不同類型的應(yīng)用,其會(huì)話連接或數(shù)據(jù)流的狀態(tài)不同。例如,P2P下載應(yīng)用的流量模型的特點(diǎn)為平均包長都在450byte以上、下載時(shí)間長、連接速率高、首選傳輸層協(xié)議為TCP等。DFI技術(shù)正是基于這一系列流量的行為特征,通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立流量特征模型,分析會(huì)話連接流的包長、連接速率、傳輸字節(jié)量、包與包之間的間隔等信息來與流量模型對比,從而鑒別應(yīng)用類型。
DFI與DPI兩種技術(shù)的基本目標(biāo)都是為了實(shí)現(xiàn)應(yīng)用識(shí)別,但是兩者在實(shí)現(xiàn)的著眼點(diǎn)和技術(shù)細(xì)節(jié)方面又有著較大的區(qū)別,具體如表4-1所示。
| 技術(shù)類型 | 處理速度 | 維護(hù)成本 | 識(shí)別準(zhǔn)確率 | 適用場景 |
| DPI | 較慢(逐包) | 較高(特征庫維護(hù)) | 較高 | 適用于精細(xì)和準(zhǔn)確識(shí)別、精細(xì)管理的場景 |
| DFI | 較快(逐流) | 較低 | 較低 | 適用于高效識(shí)別、粗放管理的場景 |
5 典型應(yīng)用
銳捷的防火墻和出口網(wǎng)關(guān)系列產(chǎn)品已經(jīng)全面支持DPI技術(shù),本章以RG-EG3250多業(yè)務(wù)安全網(wǎng)關(guān)為例,介紹DPI技術(shù)在網(wǎng)吧場景中的使用及配置思路。
5.1 組網(wǎng)需求
網(wǎng)吧出口有1條光纖線路和多條ADSL線路,根據(jù)業(yè)務(wù)需求,要求關(guān)鍵應(yīng)用(如游戲、網(wǎng)頁瀏覽、即時(shí)通訊等)走光纖鏈路;抑制應(yīng)用(如在線影視、P2P下載等)走ADSL線路。視頻流媒體軟件和HTTP視頻流媒體類型等應(yīng)用在午夜時(shí)間不進(jìn)行抑制,可以走光纖線路。
圖5-1 網(wǎng)吧組網(wǎng)需求
吧組網(wǎng)需求.png)
5.2 配置思路
● 所有的P2P應(yīng)用軟件、在線影視等非關(guān)鍵應(yīng)用走ADSL線路,能夠在ADSL線路充分應(yīng)用帶寬。
● 設(shè)置光纖線路為缺省路由,確保關(guān)鍵應(yīng)用走光纖線路,網(wǎng)絡(luò)流暢。
● 當(dāng)出口帶寬不足時(shí),Web業(yè)務(wù)可以走ADSL線路,減少光纖的使用,為關(guān)鍵業(yè)務(wù)減少帶寬。
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